一種車軸軸頭用鋼及其制備方法技術

本發明專利技術公開了一種車軸軸頭用鋼及其制備方法，其化學成分質量百分比為：C：0.16?0.18％、Si：0.40?0.50％、Mn：1.40?1.45％、Cr：≤0.10％、P：≤0.020％、S：≤0.008％、V：0.11?0.12％、Ni：≤0.10％、Cu：≤0.10％、Mo：≤0.10％、N：0.015?0.017％、Al：0.025?0.045％、[O]≤15ppm，其余為Fe和不可避免的雜質，CEV≤0.47％。其制備方法為采用冶煉、澆注、軋制、扒皮探傷后得車軸軸頭用鋼。本發明專利技術的車軸軸頭用鋼具有低的碳當量，具有良好的焊接性能和力學性能。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術屬于汽車用鋼
，具體涉及一種車軸軸頭用鋼及其制備方法。
技術介紹
在工業設備領域，軸頭也指軸的兩端，軸是支承轉動零件并與之一起回轉以傳遞運動、扭矩或彎矩的機械零件，一般為金屬圓桿狀，各段可以有不同的直徑，機器中作回轉運動的零件就裝在軸上。而軸的兩端部分通常稱為軸頭。軸頭部分的作用通常是安裝軸承，起到承載軸上設備運轉的作用。汽車車軸軸頭為一種汽車保安件，對鋼材的潔凈度、均勻性、力學性能、焊接性能均有嚴格的要求，而且要求鋼材的表面和內部幾乎無缺陷。目前專利中對軸頭的結構、連接方法等涉及較多，而涉及車軸軸頭用鋼及其生產方法的專利卻很少。本專利技術針對汽車車軸軸頭用鋼高潔凈度、高品質、高綜合性能的要求，提供一種車軸軸頭用鋼及其制備方法。
技術實現思路
本專利技術的目的在于，提供一種車軸軸頭用鋼及其制備方法，通過控制材料的化學成分和合理的生產工藝來控制鋼材的潔凈度、優化材料的組織和性能的均質性，使材料獲得優良的力學性能、焊接性能以及高的內外部質量，使材料具有良好的綜合性能。為達到上述目的，本專利技術的技術方案如下：一種車軸軸頭用鋼，其化學成分質量百分比為：C：0.16-0.18％、Si：0.40-0.50％、Mn：1.40-1.45％、Cr：≤0.10％、P：≤0.020％、S：≤0.008％、V：0.11-0.12％、Ni：≤0.10％、Cu：≤0.10％、Mo：≤0.10％、N：0.015-0.017％、Al：0.025-0.045％、[O]≤15ppm，其余為Fe和不可避免的雜質。鋼材的碳當量CEV＝C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15，CEV≤0.47％。本專利技術采用控C、Mn，提Si增N的成分設計，使鋼材具有低的碳當量，同時保證鋼材具有良好的焊接性能和力學性能。采用Mn、VN合金化，來提高材料的強度和疲勞壽命；窄成分設計以保證良好的質量穩定性；低P、S及低[O]含量，提高鋼材潔凈度，降低鋼的冷脆性；以Al來細化晶粒，最終使材料獲得良好的綜合性能。本專利技術的技術特點之一在于合理的成分設計，采用Mn、VN合金化、低P、S及低[O]、適量Al的窄成分設計，CEV≤0.47％。采用Mn、VN合金化，提高鋼的強度和疲勞性能，設計Mn：1.40-1.45％，為了使V、N達到較理想的配比，設計V：0.11-0.12％、N:0.012-0.018％；為保證鋼材高的潔凈度和低的冷脆性，采用低P、S和低[O]成分設計，P：≤0.020％、S：≤0.008％、[O]≤15ppm；為細化晶粒，提高鋼的綜合性能，Al：0.025-0.045％；為了保證鋼材的焊接性能，鋼材的碳當量CEV≤0.47％，整體材料的窄成分設計保證材料的質量穩定性。本專利技術的技術特點之二在于合理的生產工藝，提高鋼的純凈度，保證鋼的力學性能、焊接性能，使鋼具有良好的綜合性能。本專利技術提供了一種車軸軸頭用鋼的制備方法，鋼的化學成分設計要求如上所述，其步驟包括：1)冶煉采用電爐冶煉，鐵水加入比例≥60％，電爐出鋼終點[C]≥0.07％、[P]≤0.013％。LF精煉，加強過程造渣、脫硫，使硫含量控制在0.008％以下。在LF精煉出鋼前或在真空處理出鋼前，用喂線機按4-5m/t鋼加入氮化錳包芯線，對鋼材進行增N處理，加入的氮化錳包芯線增錳按0.15-0.17％考慮，鋼材氮的收得率可達80％以上。為保證鋼材的潔凈度，鋼材的真空處理時間≥20分鐘，真空處理后軟吹氬時間≥15分鐘，以保證夾雜物充分上浮、去除。2)澆注采用連鑄澆注鑄坯，連鑄中采用結晶器和末端電磁攪拌，結晶器液面波動≤±2mm，采用低碳專用連鑄保護渣。控制中間包溫度1529-1539℃，拉速260mm×300mm坯型按照0.50～0.55m/min，180mm×220mm坯型按照0.95～1.05m/min控制，以保證鑄坯質量。3)軋制控制加熱爐均熱溫度1170～1220℃，加熱時間2.5～3.5小時，開軋溫度1100～1140℃，終軋溫度900～950℃，終軋尺寸按交貨尺寸+0.5～1mm控制，軋后采用風冷，冷卻速度控制在180±50℃/min，下冷床溫度控制在500～600℃，下冷床后及時收集空冷，制得熱軋圓鋼。4)扒皮鋼材經扒皮處理，扒皮后鋼材尺寸按交貨尺寸-0.5～0mm控制。5)探傷鋼材采用全自動360°超聲波探傷，探傷要求按平底孔直徑Φ≤1mm控制，最終獲得車軸軸頭用鋼。以上制備方法中未加限定的工藝條件均可參照本領域常規技術。與現有技術相比，本專利技術的技術方案的優良效果如下：1.采用控C、Mn，提Si增N的成分設計，設計低碳車軸軸頭用鋼，使鋼材具有低的碳當量，同時保證鋼材具有良好的焊接性能和力學性能；2.本專利技術在生產過程中，通過制造工藝優化及對過程的嚴格控制，使P、S、[O]等有害元素控制在較低的范圍內，并通過扒皮、探傷等工藝，大大的提高了鋼的純凈度、內外部質量和性能的穩定性。3.本專利技術在生產過程中，采用氮化錳包芯線對鋼材進行增N處理，鋼材氮的收得率可達80％以上，與傳統的釩氮合金增氮的方法相比，鋼材成分的均勻性和氮的收得率明顯提高。具體實施方式下面結合實施例對本專利技術作進一步說明。實施例1-3：一種車軸軸頭用鋼。采用UHP超高功率電爐、LF精煉、VD真空脫氣處理工藝冶煉，連鑄澆注鑄坯、軋制成材、扒皮、探傷工藝生產鋼材。實施例1-3是以Φ90mm規格鋼材的生產工藝來具體說明本專利技術是如何實施的。鋼的組成按質量百分數為：C：0.16-0.18％、Si：0.40-0.50％、Mn：1.40-1.45％、Cr：≤0.10％、P：≤0.020％、S：≤0.008％、V：0.11-0.12％、Ni：≤0.10％、Cu：≤0.10％、Mo：≤0.10％、N:0.015-0.017％、Al：0.025-0.045％、[O]≤15ppm，其余為Fe和不可避免的雜質。鋼材的CEV＝C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15，CEV＝0.44-0.46％。生產工藝如下：1)冶煉采用電爐冶煉，鐵水加入比例60％～80％，電爐出鋼終點[C]＝0.08％～0.11％、[P]≤0.013％。LF精煉，加強過程造渣、脫硫，使硫含量控制在0.005％以下。在LF精煉出鋼前或在真空處理出鋼前，用喂線機按4-5m/t鋼加入氮化錳包芯線，對鋼材進行增N處理，加入的氮化錳包芯線增錳按0.15-0.17％考慮，鋼材氮的收得率可達80％以上。為保證鋼材的潔凈度，鋼材的真空處理時間20～25分鐘，真空處理后軟吹氬時間20～25分鐘，以保證夾雜物充分上浮、去除。2)澆注采用連鑄澆注鑄坯，連鑄中采用結晶器和末端電磁攪拌，結晶器液面波動≤±2mm，采用低碳專用連鑄保護渣。控制中間包溫度1529～1539℃，拉速按照0.50～0.55m/min控制，以保證鑄坯質量。3)軋制控制加熱爐均熱溫度1200～1220℃，加熱時間2.5～3.5小時，開軋溫度1100～1140℃，終軋溫度900～950℃，終軋尺寸按Φ90mm+0.5～1mm控制，軋后采用風冷，冷卻速度控制在150～200℃/min，下冷床溫度控制在520～560℃，下冷床后及時收集空冷，制得熱軋本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種車軸軸頭用鋼，其特征在于，所述鋼的化學成分質量百分比為：C：0.16?0.18％、Si：0.40?0.50％、Mn：1.40?1.45％、Cr：≤0.10％、P：≤0.020％、S：≤0.008％、V：0.11?0.12％、Ni：≤0.10％、Cu：≤0.10％、Mo：≤0.10％、N：0.015?0.017％、Al：0.025?0.045％、[O]≤15ppm，其余為Fe和不可避免的雜質，CEV＝C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15≤0.47％。

【技術特征摘要】
1.一種車軸軸頭用鋼，其特征在于，所述鋼的化學成分質量百分比為：C：0.16-0.18％、Si：0.40-0.50％、Mn：1.40-1.45％、Cr：≤0.10％、P：≤0.020％、S：≤0.008％、V：0.11-0.12％、Ni：≤0.10％、Cu：≤0.10％、Mo：≤0.10％、N：0.015-0.017％、Al：0.025-0.045％、[O]≤15ppm，其余為Fe和不可避免的雜質，CEV＝C+Mn/6+(Cr+Mo+V)/5+(Ni+Cu)/15≤0.47％。2.權利要求1所述的車軸軸頭用鋼的制備方法，所述方法包括以下步驟：1)冶煉：在冶煉過程采用電爐冶煉，鐵水加入比例≥60％，電爐出鋼終點[C]≥0.07％、[P]≤0.013％；LF精煉，加強過程造渣、脫硫，使硫含量控制在0.008％以下，在LF精煉出鋼前或在真空處理出鋼前，用喂線機按4-5m/t鋼加入氮化錳包芯線，對鋼材進行增N處理，鋼材氮的收得率可達80％以上；為保證鋼材的潔凈度，鋼材的真空處理時間≥20分鐘，真空處理后軟...

【專利技術屬性】
技術研發人員：梁娜，戈文英，吳德發，翟正龍，歐陽崢容，李金浩，
申請(專利權)人：山東鋼鐵股份有限公司，
類型：發明
國別省市：山東;37